1.3 DESCRIPCIN DEL PROCESO

La alimentacin principal del proceso est constituida por una mezcla de efluentes gaseosos, provenientes de una planta petroqumica anexa (gas natural, hidrgeno residual y gases recuperados), los cuales deben sufrir un tratamiento previo que los acondicione para optimizar el proceso de produccin de hidrgeno. Tambin existe una corriente de respaldo de LPG, la cual operara en condiciones excepcionales en caso de no contar con la alimentacin principal durante un mximo de 48 horas.

El proceso de tratamiento principal es la eliminacin del cido sulfhdrico, ya que este envenena el catalizador, disminuyendo el rendimiento del reformador y el conversor shift. Debido a esto, es imperativo remover el 100% de este componente. Para ello se plantea utilizar una extraccin con metildietanolamina (MDEA), en un proceso denominado adulzamiento de gas.

La alimentacin a este proceso corresponde al gas agrio (corriente 1), compuesto por H2 residual y gases recuperados, el cual contiene cantidades considerables de H2S. Esta corriente entra al absorbedor E-101, en la cual se extrae gran parte del cido sulfhdrico con MDEA. La amina es regenerada en la columna E-102 a baja presin (entre 1 y 2 kg/cm2) donde se liberan los gases absorbidos para ser enviados a la planta de sulfhidrato de sodio, quedando nuevamente en condiciones para seguir extrayendo gases de la corriente 1, luego de ser recalentada y bombeada.

El sulfuro de hidrgeno, extrado en el pretratamiento de la alimentacin, es un gas altamente txico y peligroso, por lo que es de gran importancia disponer de un proceso que transforme este compuesto a otro que no presente peligros y que posea un valor comercial. Debido a esto se contar con una planta que produzca NaHS en solucin a una concentracin aproximada de 40%. Para lograr esto se dispondr con la corriente gaseosa, rica en H2S, proveniente de la etapa de desulfurizacin (Corriente 16), la cual es precalentada en el intercambiador C-701 para luego reaccionar con una corriente de NaOH y NaHS recirculado en un contactor de relleno (D-701). La reaccin efectuada en el reactor es la siguiente:

La solucin de salida se lleva al estanque de separacin F-703, donde se expulsa la corriente de gases limpios N19 al ambiente, mientras la solucin lquida es llevada a un estanque de control de pH T-701. La corriente que sale del estanque T-701 entrega el producto final, al cual se le extrae una fraccin para ser recirculada con el objetivo de empapar todas las reas de contacto del reactor.

La corriente de reciclo se une a la alimentacin de NaOH, para ser calentada en el intercambiador C-702 y luego tamizada en los equipos F-701 y F-702, obteniendo una corriente apta para reaccionar con el 99% del cido sulfhdrico que entra al reactor.

El producto lquido de esta planta puede ser enviado como solucin para ser transformado a su forma comercial, flakes slidos con un 70% de NaHS.

La corriente de hidrocarburos limpios, que salen del absorbedor de amina (corriente 3), es comprimida a 33 kg/cm2 y luego se le adiciona la corriente de gas natural para formar la corriente 4. Esta corriente pasa por una etapa de tratamiento secundario compuesta por un reactor de hidrogenacin de trazas de olefinas (reactor D-202) y dos reactores en paralelo rellenos con xido de zinc (D-203 y D-204), los cuales retiran las pequeas trazas de H2S que no hayan sido extradas en la etapa de absorcin con amina.

Esta corriente tambin es calentada con los intercambiadores C-301 y C-402 y comprimida con el equipo J-202, para llevarla a condiciones aptas de ingreso a la etapa de reformado con vapor.

La unidad principal de esta etapa es el horno reformador (reactor D-201), el cual consiste en una estructura con tubos verticales en su interior rellenos con catalizador de xido de nquel, quemadores principales ubicados en el tope (por donde se alimenta una mezcla de combustible fresco y gases de cola provenientes de la etapa de PSA), y quemadores de recorte para mantener la temperatura uniforme a lo largo de los tubos4. La alimentacin consiste en la corriente de hidrocarburos procedente del pretratamiento (precalentada en el intercambiador C-402) y de vapor de agua procedente de la planta de vapor. Estas corrientes se mezclan e ingresan por el tope a los tubos del reformador, donde ocurre la reaccin endotrmica a 800C y 32 kg/cm2:

La conversin de la reaccin suele estar entre el 65% y el 75%. As, abandona el horno una corriente rica en hidrgeno y monxido de carbono, que es enfriada a 350C en el intercambiador C-201, entregando calor para la produccin de vapor de alta presin y luego dirigida al bloque de conversin shift de monxido de carbono. Los gases de combustin son alimentados a la planta de vapor para utilizar su calor en la produccin vapor de alta presin.

Para realizar esto se dispone de una serie de intercambiadores de calor en la zona de extraccin de gases de combustin del reactor, por los que pasa una corriente de agua desmineralizada y agua proveniente de una etapa los recuperadores F-501 y F-502, la cual es desaireada en el sistema compuesto por los equipos E-501 y T-503. La corriente lquida, en primer lugar, enfra los gases de salida del reactor reformador en el intercambiador C-201 y luego se calienta con los gases de combustin del horno del reformador en el intercambiador C-401. Gracias a este intercambio de calor, se genera un vapor a alta presin y una temperatura de 380C, aproximadamente.

Los gases de combustin enfriados, luego de pasar por los equipos C-401 y C-402, son extrados por el equipo J-401 y expulsados por la chimenea L-401

La corriente N9, efluente del reformador, es enfriada en el intercambiador de calor C-201 hasta los 350C para luego ingresar al reactor cataltico en lecho fluidizado D-301, donde contina produccin de H2 a partir del agua alimentada y del monxido de carbono producido en la etapa de reformado segn la reaccin:

La reaccin es exotrmica y ocurre a 375C. La corriente de salida, que contiene aproximadamente un 2,5% de CO en base seca, es enfriada en el intercambiador C-301, donde ocurre condensacin de agua, la cual debe ser extraida. El agua es retirada en dos etapas: primero en el estanque F-501 y luego, tras una impulsin en el compresor J-501 y enfriamiento en el intercambiador C-501; se retira agua condensada en el estanque F-502. El agua retirada en ambas etapas, corriente N20, es impulsada por la bomba J-502 y se junta con agua fresca (corriente N21). La corriente resultante se enva a una unidad desaireadora (E-501 y T-503), donde se remueven gases disueltos que pueden resultar dainos para equipos posteriores y luego se utiliza para enfriamiento en el intercambiador C-201.

La salida de las etapas de extraccin de agua, corriente N11, es comprimida en el compresor J-503 para ser alimentada a la unidad de PSA. Esta unidad consiste en tres adsorbedores (E-601, E-602 y E-603) los cuales operan presurizados y en forma alternada. Abandonan la unidad 2 corrientes: el gas de cola, que contiene las impurezas removidas, el cual se acumula en el estanque E-604 y se utiliza como combustible (corriente N23) en el reformador; y el hidrogeno purificado (corriente N12), producto principal del proceso.

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